专利名称：转换开关及传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种转换开关，具体地说，涉及一种具有可使测量端短路、电流换向功能的转换开关
背景技术：
钼热电阻是利用钼热电阻元件的电阻随环境温度变化而变化的原理作为使用非常广泛的高精度测温传感器。因此只有准确测量钼热电阻的电阻值才能准确得到被测温度值。一般钼热电阻常用两线制、三线制和四线制连接方式。分别如图la、图lb、图Ic所示。其中Rt表示钼热电阻元件在温度t时的电阻值，rl、r2、r3和r4分别表示各个引线的电阻，由于采用相同材料、相同长度，一般rl = r2 = r3 = r4。测量温度实际就是要先测量钼热电阻元件的电阻值Rt，最后通过相应的公式计算出实际温度。测量钼热电阻元件的电阻值一般采用数字多用表、测温电桥等电测设备。数字多用表的示意图如图2所示。高精度数字多用表、测温电桥等都具有四线电阻测量功能。在使用数字多用表等电测设备测量两线制电阻时的原理见图3，得到的电阻值是 R= (Rt+2rl)。尽管由于Rt>>2rl，但是由于引线电阻材料与感温元件材料不一样，而且引线所处温度是从元件所测温度到环境温度逐渐变化的一个温场，并不是一个确定的温度点。因此，两线制热电阻不能满足高精度测量需求。同样三线制热电阻也存在部分引线电阻不能消除的问题，影响了测量精度。四线制钼热电阻用于高精度测温需求。使用数字多用表等电测设备测量四线制电阻时的原理见图4。数字多用表四条测量线分别与钼热电阻四条引线连接。测量电流(ImA)从数字多用表“I+”端流出，经过引线电阻rl、电阻元件Rt、r3返回“I-”端。电压测量线测得Rt两端电压U，由欧姆定律U= IXR，此处I = 1mA，因此在数值上热电阻元件的电阻值与其端电压相同。这就是四线制钼热电阻测温的基本原理。在测温理论中，还存在着一种称为“汤姆逊效应”的现象。既在同一测量回路中， 由于不同金属材料(引线、导线)的接触以及测量回路环境温度不均勻等因素，在测量回路中，存在热电势(微小的电压称为电势)、接触电势，总称杂散电势。如图4所示，实际测量结果为U+ = U+U* ；其中U+为电流正向时的测量结果，U*为杂散电势。杂散电势一般无法直接测量消除，而是采用“电流换向”的方法消除。通过两次测量，再计算，消除杂散电势影响，得到实际结果。具体过程如图5所示。在图5中，将数字多用表1+端与I-交换位置，此时电流从数字多用表“I+”端流出，经过引线电阻r3、电阻元件Rt、rl返回“1_”端。实际测量结果为U- = U-U*，其中U-表示为电流反向时的测量结果。则U= (U++U-V2。在图6中1为转杆；2为固定触点；3为可动点。四线低热电势转换开关在四线制钼热电阻测量电路中的应用在实际四线制钼热电阻测温和检定过程中，需要测量多支钼热电阻，为节约经济成本以及提高工作效率，还要使用四线低热电势转换开关。四线低热电势转换开关主要用于固定连接数字多用表测量线和钼热电阻引线，以及切换测量通道。通过四线低热电势转换开关，使用一台数字多用表就可以测量多支钼热电阻，一般最多可达12支。四线低热电势转换开关由四极十二位波段开关及比较复杂的连线和接线柱组成。四极十二位波段开关由四层圆盘通过一个支架固定组成，其中每层圆盘带有12个固定触点、1个可动触点。支架中心是一个可转动的转杆。四层圆盘共四个可动触点分别与接线端A、B、C、D相连，彼此绝缘。当转杆转动时，同时带动每层圆盘上的可动触点，依次与每层圆盘上的12个固定触点接触。转动转杆就可以让接线端 A、B、C、D与相应各层圆盘上的每一个固定触点接触。四极十二位波段开关示意图见图6。四极十二位波段开关与相应的复杂连线以及接线柱相连，就构成了四线低热电势转换开关，四线低热电势转换开关的工作原理见图7。将一台数字多用表以及12支四线制钼热电阻按照图7的接线方式连接，就构成了一个12通道的温度测量系统。
实用新型内容目前常用的四线低热电势转换开关原理如图9所示。显而易见，在测量过程中如需要电流换向，每次必须通过手工将B与C两个接线端调换位置。这样做不仅耗费时间，影响工作效率甚至测量结果。更重要的是，在调换过程中，测量仪表短时间处于开路状态，输入信号剧烈变化，在切换不同通道时也存在测量仪表短时间处于开路状态，输入信号剧烈变化的问题。测量仪表短时间处于开路状态，输入信号剧烈变化等对仪表的准确度以及安全维护都有一定的不利影响。因此，必须要采取措施解决上述问题。为解决问题本实用新型人提出如下技术方案，一种转换开关，其一端连接测量仪表，另一端连接待测物体，其特征在于，该转换开关包括双位装置和换向装置，只有当所述双位装置短路时，该换向装置才换向。从而在转换开关切换通道过程中，输入信号不开路。可以实现快速电流换向，不用拆卸、更换接线端。 并且最大限度的保证测量仪表的准确度以及测量仪表的可靠运行。最好，所述双位装置具有短路位置和正常位置，在短路位置，该双位装置与该测量仪表成闭合回路，在正常位置，测量仪表通过换向装置测量待测物体。最好，该换向装置与待测物体之间连接有四极十二位波段开关。最好，所述换向装置为双极双位开关。最好，所述双位装置为四极两位波段开关，该四极两位波段开关包括两个固定触点，其中一个固定触点对应短路位置，另一个固定触点对应正常位置；和一个可动触点。优选地，所述测量仪表为数字多用表和测量电桥。最好，所述待测物体为热电阻元件。优选地，所述热电阻元件为钼。最好，所述四极十二位波段开关具有12个固定触点。—种传感器，包括上述的转换开关。
图la，Ib和Ic分别为现有技术中的二线制、三线制和四线制连接方式；[0029]图2示出现有技术中的数字多用表(DVM)；图3示出现有技术的数字多用表测量二线制钼热电阻；图4示出现有技术的数字多用表测量四线制钼热电阻；图5示出在现有技术中数字多用表电流换向后测量四线制钼热电阻；图6示出现有技术四线低热电势转换开关工作原理图，具有四极十二位；图7示出现有技术中四线低热电势转换开关的连接方式；和图8示出本实用新型具有可使测量端短路和电流换向功能的四线低热电势转换开关。
具体实施方式
在电测仪表与现有四极十二位波段开关之间加装四极两位波段开关K1、双极双位船形开关K2，在对连线进行适当设计即可达到理想效果具有可使测量端短路和电流换向功能的四线低热电势转换开关示意图见图8。在图8中，4为正常状态，5为短路状态。四极两位波段开关Kl每个圆盘只有两个固定触点一个可动触点。将其中一侧的四个固定触点焊接短路，定义为“短路”位置，另一侧相互隔离的固定触点位置定义为“正
堂”
巾 ο当转动Kl转杆带动可动触点与“短路”位置固定触点接触时，数字多用表四个输入端短路，K2和K3两装置的变动对数字多用表没有影响。即使钼热电阻测量线路开路，对数字多用表也无影响。当转动Kl转杆带动可动触点与“正常”位置固定触点接触时，数字多用表四个输入端相互隔离，相应与K2和K3连接。当将K2按键按“正”侧时，数字多用表“1+端”与K3的B接线端相连，数字多用表 “I-端”与K3的C接线端相连，电流方向为正向；当将K2按键按向“反”侧时，数字多用表 “1+端”与K3的C测量端相连，数字多用表“I-端”与K3的B测量端相连，电流方向为反向；由此可实现不拆卸测量引线，快速实现电流换向。实际操作过程如下(1)准备状态数字多用表与Kl按图8连接。Kl处于“正常”状态，K2按向右侧， K3可动触点处于“1”位置。12支钼热电阻按图10要求位置连接。(2)测量状态当温度稳定后，读取数字多用表数据U+ ；转动Kl转杆带动可动触点至“短路”位置(数字多用表四个输入端短路)，将K2按键按向“反”侧(电流换向)，再转动Kl转杆带动可动触点至“正常”位置(钼热电阻测量回路与数字多用表测量端连接)。 此时读取数据U—，最后测量结果为U= (U++U_)/2。至此第一支钼热电阻测量完成。(3)转动Kl转杆带动可动触点至“短路”位置(数字多用表四个输入端短路)，将 K2按键按向“正”侧(电流方向换为正向)，转动K3转杆使其可动触点处于“2”位置，再转动Kl转杆带动可动触点至“正常”位置(钼热电阻测量回路与数字多用表测量端连接)。 重复操作O)内容，即完成第二支钼热电阻的测量。(4)依次类推，不断重复(2)和(3)，即可完成第三支至第十二支钼热电阻的测量。上述描述仅仅是用于说明本实用新型而是用来限定本实用新型的保护范围。本领域技术人员容易从上述教导中得出多种改进和变形，只要不超出权利要求的保护范围。
权利要求1.一种转换开关，其一端连接测量仪表，另一端连接待测物体，其特征在于，该转换开关包括双位装置和换向装置，只有当所述双位装置短路时，该换向装置才换向。
2.根据权利要求1所述的转换开关，其特征在于，所述双位装置具有短路位置和正常位置，在短路位置，该双位装置与该测量仪表成闭合回路，在正常位置，测量仪表通过换向装置测量待测物体。
3.根据权利要求2所述的转换开关，其特征在于，该换向装置与待测物体之间连接有四极十二位波段开关。
4.根据权利要求3所述的转换开关，其特征在于，所述换向装置为双极双位开关。
5.根据权利要求4所述的转换开关，其特征在于，所述双位装置为四极双位波段开关， 该四极双位波段开关包括两个固定触点，其中一个固定触点对应短路位置，另一个固定触点对应正常位置；和一个可动触点。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的转换开关，其特征在于，所述测量仪表为数字多用表或测量电桥。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的转换开关，其特征在于，所述待测物体为热电阻元件。
8.根据权利要求7所述的转换开关，其特征在于，所述热电阻元件为钼。
9.根据权利要求7所述的转换开关，其特征在于，所述为四极十二位波段开关。
10.一种传感器，其特征在于，该传感器包括权利要求1-9中任一项所述的转换开关。
专利摘要一种转换开关，其一端连接测量仪表，另一端连接待测物体，其特征在于，该转换开关包括双位装置和换向装置，只有当所述双位装置短路时，该换向装置才换向。从而在转换开关切换通道过程中，输入信号不开路。可以实现快速电流换向，不用拆卸、更换接线端并且最大限度的保证测量仪表的准确度以及测量仪表的可靠运行。
文档编号G01R1/20GK202305600SQ201120216318
公开日2012年7月4日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者王颖 申请人:王颖